EP3633250B1 - Fluidventil, fahrzeug - Google Patents
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- F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
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- F16K11/087—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit comprising only taps or cocks with spherical plug
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- F16K5/08—Details
- F16K5/14—Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together
- F16K5/20—Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together for plugs with spherical surfaces
- F16K5/201—Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together for plugs with spherical surfaces with the housing or parts of the housing mechanically pressing the seal against the plug
Definitions
- the present invention relates to a fluid valve and a vehicle with a cooling circuit or a heating medium circuit with the fluid valve.
- the fluid valve is understood to mean, in particular, a cooling water valve, in particular for use in the vehicle.
- the vehicle is to be understood as meaning any type of vehicle which is operated with a liquid and/or gaseous fuel.
- the vehicle can also be an exclusively or partially electrically operated vehicle.
- the vehicle can in particular be a passenger car and/or a commercial vehicle.
- the object of the present invention is to provide a fluid valve in which a leakage loss is to be reduced, resulting from a pent-up heat transfer medium, in particular cooling water, overflowing from a line blocked by the valve body over the valve body.
- the invention relates to a fluid valve with a valve housing and an adjustable valve body arranged therein and a plurality of line ends connected to the valve housing for transporting a heat transfer medium, in particular cooling water, with chambers between the valve body and the line ends with clamping devices that can be pressed against the valve body and into which the line ends open , are provided.
- the tensioning devices consequently ensure that a transition area between the valve body and the line ends is reliably sealed. In this way, the risk of an undesired overflow of the heat transfer medium from a first line blocked by the valve body into at least one second line opened by the valve body and thus the risk of an undesired mixing of the heat transfer medium from several lines is reduced.
- the clamping devices designed as linear drives can be adjusted.
- the pressing force can thus be readjusted during operation without dismantling the fluid valve, for example because the sealing elements exert a creeping movement over time or because of temperature fluctuations that occur during operation and result in thermally induced changes in length.
- the linear drives are well suited for adjusting the clamping devices.
- the clamping devices are automatically adjusted here.
- Force sensors are mounted between the clamping devices and the chambers. These can detect changes in the pressure forces with which the sealing elements are pressed together between the clamping devices and the chambers. If the clamping devices are readjusted with the linear drives, the linear drives and the force sensors form a control circuit for automatic adjustment of the pressing forces.
- sealing elements can be arranged between the chambers and the valve body.
- the sealing elements serve to optimize the sealing effect between the chambers and the valve body.
- the chambers can have an elongate opening in the effective direction of a pressing force, into which the line ends open.
- the elongated opening allows the chambers a freedom of movement in the effective direction of the pressing force, which may be necessary if the line ends opening into the chambers are rigid and the chambers have to perform a compensating movement to adjust the pressing force or to compensate for thermal changes in length.
- the edge of the elongate openings can serve as a stop which can strike against the line ends opening into the chambers.
- the lengths of the elongate openings are preferably greater than the maximum freedom of movement of the chambers required for the compensating movement.
- the chambers can be at least partially covered by the valve housing and the line ends can be designed as rigid tubular elements which can be screwed into the valve housing.
- the valve housing can cover the elongate openings of the chambers, so that the openings are sealed off from the environment of the fluid valve.
- Flexible hoses can be connected to the pipe elements.
- further sealing elements can be provided between the chambers and the valve housing.
- the sealing effect of the fluid valve in relation to its surroundings is to be improved with the further sealing elements.
- the elongate openings can have a width transverse to the effective direction of the pressing force which is at least as large as the outer diameter of the tube elements.
- FIGS. 1 to 3 show a fluid valve 10 which can be operated as a distribution valve or a mixing valve.
- the fluid valve 10 has a valve housing 11 and a valve body 12 . It is connected to line ends 13, 14, 15 and 16 for transporting a heat transfer medium, preferably cooling water.
- the line ends 13, 14, 15 and 16 are designed as rigid tubular elements, at the ends of which flexible hoses (not shown here) can be connected.
- valve housing 11 In the valve housing 11 chambers 17, 18, 19 and 20 are arranged, on the ends of which clamping devices 21, 22, 23 and 24 press.
- sealing elements 25 are mounted between the chambers 17, 18, 19 and 20 and the valve body 12 sealing elements 25 are mounted.
- the clamping devices 21, 22, 23 and 24 press the chambers 17, 18, 19 and 20 against the sealing elements 25 so that these are pressed against the valve body 12.
- the valve body 12 shuts off the line ends 13, 14, 15 and 16 connected to the tube elements 13, 14, 15 and 16, the heat transfer medium builds up in the line ends, so that the sealing elements 25 are subjected to increasing pressure.
- the interaction of the clamping devices 21, 22, 23 and 24 with the chambers 17, 18, 19 and 20 and the sealing elements 25 thus reduces the risk of the heat transfer medium overflowing the seals 25 in an undesired manner. Consequently, an undesired mixing of the heat transfer medium from a first to a second line with the fluid valve 10 is at least reduced.
- the chambers 17, 18, 19 and 20 have an elongated opening 26 into which the line ends 13, 14, 15 and 16 protrude.
- the elongated opening 26 thus allows the chambers 17, 18, 19 and 20 a freedom of movement in order to be able to compensate for a creeping movement of the sealing elements 25 or thermal changes in length.
- the edge of the elongate opening 26 can serve as a stop both in the direction of action of the pressing force and transversely to the Limit movement of the chambers 17, 18, 19 and 20. Expediently, however, the length of the elongated opening 26 extending in the effective direction of the pressing force is greater than the maximum required freedom of movement of the chambers 17, 18, 19 and 20.
- the clamping devices 21, 22, 23 and 24 can be adjusted.
- the clamping devices 21, 22, 23 and 24 are designed as linear drives.
- the clamping devices 21, 22, 23 and 24 designed as linear drives are suitable for automatic adjustment.
- Force sensors 27, which detect the pressing forces with which the sealing elements 25 are pressed together, are arranged between the clamping devices 21, 22, 23 and 24 and the chambers 17, 18, 19 and 20 for automatic adjustment.
- the linear drives and the force sensors then form a control loop for automatic adjustment of the pressing forces.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidventil und ein Fahrzeug mit einem Kühlkreislauf oder einen Wärmemittelkreislauf mit dem Fluidventil.
- Unter dem Fluidventil wird insbesondere ein Kühlwasserventil verstanden, insbesondere zur Verwendung in dem Fahrzeug.
- Unter dem Fahrzeug ist jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches zum Betrieb mit einem flüssigen und/oder gasförmigen Kraftstoff betrieben wird. Darüber hinaus kann es sich bei dem Fahrzeug auch um ein ausschließlich oder teilweise elektrisch betriebenes Fahrzeug handeln. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Personenkraftwagen und/oder ein Nutzfahrzeug sein.
- Aus der
US 2006/005789 A1 ist ein Fluidventil mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1 bekannt. Weitere Fluidventile dieser Art sind in den VeröffentlichungenDE 83 00 740 U1 ,AT 322 261 B DE 10 2016 005 335 A1 undUS 2017/299070 A1 beschrieben. - Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe ein Fluidventil bereitzustellen, bei dem ein Leckageverlust reduziert werden soll, resultierend aus einem Überströmen eines aufgestauten Wärmeträgermediums, insbesondere eines Kühlwassers, aus einer durch den Ventilkörper gesperrten Leitung über den Ventilkörper hinweg.
- Diese Aufgabe wird bei einem Fluidventil der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Es werden ferner eine Verwendung des Fluidventils als Kühlwasserventil (vgl. Anspruch 7), eine Verwendung des Fluidventils als Mischventil (vgl. Anspruch 8) und ein Fahrzeug mit dem Fluidventil (vgl. Anspruch 9) beansprucht. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Die Erfindung betrifft ein Fluidventil mit einem Ventilgehäuse und einem darin angeordneten stellbaren Ventilkörper und mehreren mit dem Ventilgehäuse verbundenen Leitungsenden zum Transport eines Wärmeträgermediums, insbesondere eines Kühlwassers, wobei zwischen dem Ventilkörper und den Leitungsenden mit Spanneinrichtungen gegen den Ventilkörper andrückbare Kammern, in welche die Leitungsenden münden, vorgesehen sind. Die Spanneinrichtungen sorgen folglich dafür, dass ein Übergangsbereich zwischen dem Ventilkörper und den Leitungsenden zuverlässig abgedichtet wird. Auf diese Weise ist die Gefahr eines unerwünschten Überströmens des Wärmeträgermediums aus einer durch den Ventilkörper gesperrten ersten Leitung in mindestens eine durch den Ventilkörper geöffnete zweite Leitung und somit die Gefahr einer unerwünschten Mischung des Wärmeträgermediums aus mehreren Leitungen reduziert.
- Erfindungsgemäß sind die als Linearantriebe ausgebildeten Spanneinrichtungen nachstellbar. Somit kann die Andrückkraft ohne Demontage des Fluidventils während des Betriebs nachgestellt werden, beispielsweise, weil die Dichtelement im Laufe der Zeit eine Kriechbewegung ausüben oder wegen betriebsbedingt auftretender Temperaturschwankungen, die thermisch bedingte Längenänderungen zur Folge haben.
- Die Linearantriebe eignen sich zum Nachstellen der Spanneinrichtungen gut. Hierbei werden die Spanneinrichtungen automatisch nachgestellt.
- Zwischen den Spanneinrichtungen und den Kammern sind Kraftsensoren montiert. Diese können Änderungen der Andrückkräfte, mit denen die Dichtelemente zusammengepresst werden, zwischen den Spanneinrichtungen und den Kammern detektieren. Wenn die Spanneinrichtungen mit den Linearantrieben nachgestellt werden, bilden die Linearantriebe und die Kraftsensoren einen Regelkreis zum automatischen Nachstellen der Andrückkräfte.
- Nach einer Ausführungsform können zwischen den Kammern und dem Ventilkörper Dichtelemente angeordnet sein. Die Dichtelemente dienen dazu, die Dichtwirkung zwischen den Kammern und dem Ventilkörper zu optimieren.
- Nach einer weiteren Ausführungsform können die Kammern in Wirkrichtung einer Andrückkraft eine länglich ausgebildete Öffnung, in welche die Leitungsenden münden, aufweisen. Die länglich ausgebildete Öffnung ermöglicht den Kammern in Wirkrichtung der Andrückkraft einen Bewegungsspielraum, der erforderlich sein kann, wenn die in die Kammern mündenden Leitungsenden starr sind und die Kammern zum Nachstellen der Andrückkraft oder zum Ausgleich von thermischen Längenänderungen eine Ausgleichsbewegung ausüben müssen. Der Rand der länglich ausgebildeten Öffnungen kann als ein Anschlag dienen, der gegen die in die Kammern mündenden Leitungsenden anschlagen kann. Vorzugsweise sind jedoch die Längen der länglich ausgebildeten Öffnungen größer als der für die Ausgleichsbewegung maximal erforderliche Bewegungsspielraum der Kammern.
- Nach einer weiteren Ausführungsform können die Kammern wenigstens teilweise von dem Ventilgehäuse abgedeckt und die Leitungsenden als in die Ventilgehäuse einschraubbare starre Rohrelemente ausgestaltet sein. Das Ventilgehäuse kann die länglich ausgebildeten Öffnungen der Kammern abdecken, so dass die Öffnungen gegenüber der Umgebung des Fluidventils abgedichtet sind. An die Rohrelemente können flexible Schläuche angeschlossen werden.
- Nach einer weiteren Ausführungsform können zwischen den Kammern und dem Ventilgehäuse weitere Dichtelemente vorgesehen sein. Mit den weiteren Dichtelementen soll die Dichtwirkung des Fluidventils gegenüber seiner Umgebung verbessert werden.
- Nach einer weiteren Ausführungsform können die länglich ausgebildeten Öffnungen quer zur Wirkrichtung der Andrückkraft eine Breite aufweisen, die mindestens so groß ist wie der Außendurchmesser der Rohrelemente. Dadurch existiert für die Kammern auch quer zur Wirkrichtung der Andrückkraft ein bestimmter Bewegungsspielraum, der durch die Breite der länglich ausgebildeten Öffnungen begrenzt ist.
- Außerdem wird eine Verwendung des Fluidventils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Kühlwasserventil eines Kühlwasserkreislaufs vorgeschlagen.
- Darüber hinaus wird eine Verwendung eines Fluidventils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Mischventil eines Wärmemittelkreislaufs vorgeschlagen.
- Des Weiteren wird ein Fahrzeug mit einem Kühlmittelkreislauf oder einem Wärmemittelkreislauf, bei dem der Kühlmittelkreislauf oder der Wärmemittelkreislauf mit einem Fluidventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestattet ist, vorgeschlagen.
- Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgend detaillierten Beschreibung einer vorgeschlagenen Ausführungsform ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen:
- Fig.1
- eine perspektivische Draufsicht auf ein Fluidventil, bei dem aus Darstellungsgründen ein sonst abgedeckter Ventilkörper sichtbar ist;
- Fig.2
- eine Schnittansicht durch das Fluidventil aus
Fig. 1 im Bereich einer Spanneinrichtung und einer Kammer; - Fig.3
- eine weitere Schnittansicht des Bereichs des Fluidventils aus
Fig. 2 . - Die
Figuren 1 bis 3 zeigen ein Fluidventil 10, welches als ein Verteilerventil oder ein Mischventil betrieben werden kann. - Das Fluidventil 10 weist ein Ventilgehäuse 11 und einen Ventilkörper 12 auf. Es ist mit Leitungsenden 13, 14, 15 und 16 zum Transport eines Wärmeträgermediums, vorzugsweise eines Kühlwassers, verbunden. Die Leitungsenden 13, 14, 15 und 16 sind als starre Rohrelemente ausgestaltet, an deren Enden flexible, hier nicht näher dargestellte Schläuche angeschlossen werden können.
- In dem Ventilgehäuse 11 sind Kammern 17, 18, 19 und 20 angeordnet, auf deren Enden Spanneinrichtungen 21, 22, 23 und 24 drücken.
- Zwischen den Kammern 17, 18, 19 und 20 und dem Ventilkörper 12 sind Dichtelemente 25 montiert. Die Spanneinrichtungen 21, 22, 23 und 24 drücken die Kammern 17, 18, 19 und 20 gegen die Dichtelemente 25, so dass diese gegen den Ventilkörper 12 gepresst werden. Wenn der Ventilkörper 12 die mit den Rohrelementen 13, 14, 15 und 16 verbundenen Leitungsenden 13, 14, 15 und 16 absperrt, staut sich in den Leitungsenden das Wärmeträgermedium an, so dass auf die Dichtelemente 25 ein anschwellender Druck wirkt. Das Zusammenwirken der Spanneinrichtungen 21, 22, 23 und 24 mit den Kammern 17, 18, 19 und 20 und den Dichtelementen 25 reduziert somit die Gefahr eines unerwünschten Überströmens des Wärmeträgermediums über die Dichtungen 25 hinweg. Folglich wird eine unerwünschte Mischung des Wärmeträgermediums aus einer ersten mit einer zweiten Leitung mit dem Fluidventil 10 wenigstens reduziert.
- Die Kammern 17, 18, 19 und 20 weisen eine länglich ausgebildete Öffnung 26 auf, in welche die Leitungsenden 13, 14, 15 und 16 hineinragen. Die länglich ausgebildete Öffnung 26 gestattet den Kammern 17, 18, 19 und 20 somit einen Bewegungsspielraum, um eine Kriechbewegung der Dichtelemente 25 oder thermische Längenänderungen ausgleichen zu können. Der Rand der länglich ausgebildeten Öffnung 26 kann sowohl in Wirkrichtung der Andrückkraft als auch quer dazu als ein Anschlag dienen, um den Bewegungsspielraum der Kammern 17, 18, 19 und 20 zu begrenzen. Zweckmäßigerweise ist jedoch die sich in der Wirkrichtung der Andrückkraft erstreckende Länge der länglich ausgebildeten Öffnung 26 größer als der maximal erforderliche Bewegungsspielraum der Kammern 17, 18, 19 und 20.
- Um die Andrückkraft ohne Demontage des Fluidventils 10 im Betrieb nachstellen zu können, sind die Spanneinrichtungen 21, 22, 23 und 24 nachstellbar. Zu diesem Zweck sind die Spanneinrichtungen 21, 22, 23 und 24 als Linearantriebe ausgeführt.
- Die als Linearantriebe ausgebildeten Spanneinrichtungen 21, 22, 23 und 24 eignen sich zum automatischen Nachstellen. Zum automatischen Nachstellen sind zwischen den Spanneinrichtungen 21, 22, 23 und 24 und den Kammern 17, 18, 19 und 20 Kraftsensoren 27, welche die Andrückkräfte detektieren, mit denen die Dichtelemente 25 zusammengepresst werden, angeordnet. Die Linearantriebe und die Kraftsensoren bilden dann einen Regelkreis zum automatischen Nachstellen der Andrückkräfte.
- Zwischen dem Gehäuse 11 und den Kammern 17, 18, 19 und 20 sind weitere Dichtelemente 28 und 29 montiert. Sie dichten das Fluidventil 10 gegenüber seiner Umgebung ab.
Claims (9)
- Fluidventil (10) mit einem Ventilgehäuse (11) und einem darin angeordneten stellbaren Ventilkörper (12) und mehreren mit dem Ventilgehäuse (11) verbundenen Leitungsenden (13, 14, 15, 16) zum Transport eines Wärmeträgermediums, insbesondere eines Kühlwassers, wobei zwischen dem Ventilkörper (12) und den Leitungsenden (13, 14, 15, 16) mit Spanneinrichtungen (21, 22, 23, 24) gegen den Ventilkörper (12) andrückbare Kammern (17, 18, 19, 20), in welche die Leitungsenden (13, 14, 15, 16) münden, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtungen (21, 22, 23, 24) als während des Betriebes des Fluidventils (10) nachstellbare Linearantriebe ausgebildet sind, dass zwischen den Spanneinrichtungen (21, 22, 23, 24) und den Kammern (17, 18, 19, 20) Kraftsensoren (27) montiert sind und dass die Linearantriebe und die Kraftsensoren (27) einen Regelkreis zum automatischen Nachstellen der Andrückkräfte der Spanneinrichtungen (21, 22, 23, 24) bilden.
- Fluidventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (17, 18, 19, 20) in Richtung einer Andrückkraft länglich ausgebildete Öffnungen (26), in welche die Leitungsenden (13, 14, 15, 16) münden, aufweisen.
- Fluidventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (17, 18, 19, 20) wenigstens teilweise von dem Ventilgehäuse (11) abgedeckt sind und die Leitungsenden (13, 14, 15, 16) als in die Ventilgehäuse (11) einschraubbare starre Rohrelemente ausgestaltet sind.
- Fluidventil (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die länglich ausgebildeten Öffnungen (26) quer zur Wirkrichtung der Andrückkraft eine Breite aufweisen, die mindestens so groß ist wie der Außendurchmesser der Rohrelemente (13, 14, 15, 16).
- Fluidventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kammern (17, 18, 19 und 20) und dem Ventilkörper (12) Dichtelemente (25) angeordnet sind.
- Fluidventil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kammern (17, 18, 19, 20) und dem Ventilgehäuse (11) weitere Dichtelemente (28, 29) vorgesehen sind.
- Verwendung eines Fluidventils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Kühlwasserventil eines Kühlwasserkreislaufs.
- Verwendung eines Fluidventils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Mischventil eines Wärmemittelkreislaufs.
- Fahrzeug mit einem Kühlmittelkreislauf oder Wärmemittelkreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf oder der Wärmemittelkreislauf mit einem Fluidventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgerüstet ist.
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